JPH08114501A - Infrared ray spectral sensor for gas - Google Patents
Infrared ray spectral sensor for gasInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスを赤外線（Ｉ
Ｒ）スペクトル領域のその吸収により検出するガス用セ
ンサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to gas (I)
R) A sensor for gases which detects by its absorption in the spectral region.
【０００２】本発明はこの種のセンサを大量に経済的に
および改良された特性を有して製造することを目的とす
る。The invention aims to produce a sensor of this kind in large quantities economically and with improved properties.
【０００３】[0003]
【従来の技術】ガスはその分子構造に相当して数百ナノ
メートルから数マイクロメートルまで（ほぼ１０4ｃｍ~
1からほぼ１０3ｃｍ~1の波長領域に相当する）の波長領
域の放射線を吸収する。その典型的な吸収スペクトルに
よりガスを同定することができる。ガスおよびガス混合
物の定性または定量吸収スペクトル分析はこれにもとづ
く。2. Description of the Related Art Gas corresponds to its molecular structure from several hundred nanometers to several micrometers (approximately 10 4 cm-
1 to approximately 10 3 cm −1 (corresponding to a wavelength range of 1 cm 3 ). The gas can be identified by its typical absorption spectrum. The qualitative or quantitative absorption spectrum analysis of gases and gas mixtures is based on this.
【０００４】吸収スペクトル分析に関して公知のＩＲ領
域のために設計された分光装置が存在し、この場合に多
周波数放射線をプリズムまたは透過格子または反射格子
により分光する。この装置によりきわめて異なる、複雑
な問題箇所を処理し、正確な結果を得ることができる。
しかしながらこの装置はかなりの大きさを有し、一般に
固定してのみ使用することができ、比較的高価である。
完全なスペクトルを同調するために一般に長い測定時間
が必要である。これは入念な処理および操作を必要と
し、一般に熟練した人間によってのみ利用することがで
きる。従って従来はたとえば場合により散在してのみ生
じる所定の成分に対するガス混合物の恒常的な監視は公
知の分光装置により特定の場合にのみ限定された。There are spectroscopic devices designed for the IR region which are known for absorption spectral analysis, in which case multifrequency radiation is spectrally dissipated by means of prisms or transmission or reflection gratings. This device can handle very different and complex problem areas and give accurate results.
However, this device is of considerable size and generally can only be used fixedly and is relatively expensive.
Long measurement times are generally required to tune the complete spectrum. This requires elaborate processing and manipulation and is generally only available to skilled humans. Thus, in the past, for example, the constant monitoring of the gas mixture for certain constituents, which occurs only occasionally, is limited by the known spectroscopic devices only in certain cases.
【０００５】所定のガスを検出するために一般に狭い波
長窓の絞りで十分であり、これは干渉フィルタを用いて
実現することができる。しかしながらこの種のセンサを
用いて特定のガスしか検出することができない。外部の
影響を排除する参照波長を使用することはできない。狭
帯域の干渉フィルタの製造はかなり高価である。このフ
ィルタの特性曲線は温度に強く依存する。A narrow wavelength window diaphragm is generally sufficient to detect a given gas, which can be realized by means of an interference filter. However, this type of sensor can only be used to detect specific gases. It is not possible to use a reference wavelength that excludes external influences. The manufacture of narrow band interference filters is quite expensive. The characteristic curve of this filter is strongly temperature dependent.
【０００６】酸化可能なガス、たとえば天然ガスはセン
サを用いて検出され、この種のセンサの場合には金属酸
化物半導体層から酸素が除去され、それにより半導体層
の導電性が高まる。このセンサは異なる同時に存在する
酸化可能なガスに同じように反応し、従って該反応は特
定のガスに限定されない。これは長時間ドリフトを示
し、酸素でのガス処理により規則的に再生される。同じ
ことは触媒を被覆したセラミック担体からなるペリスト
ール（Pellistor）にもあてはまる。Oxidizable gases, such as natural gas, are detected by means of a sensor, which in the case of a sensor removes oxygen from the metal oxide semiconductor layer, which increases the conductivity of the semiconductor layer. The sensor reacts similarly to different, simultaneously present oxidizable gases, so the reaction is not limited to a particular gas. It exhibits long-term drift and is regularly regenerated by gassing with oxygen. The same applies to the Pellistor, which consists of a ceramic support coated with a catalyst.
【０００７】電気化学的センサにおいてはセンサに浸入
するガスによりイオンが形成され、それによりセンサ電
圧が変化される。このセンサは十分な選択性を有する
が、特定のガスに対してしか使用することができない。
これは限られた温度範囲内で使用可能であり、その寿命
は短い年数に限定される。In an electrochemical sensor, the gas penetrating the sensor forms ions which change the sensor voltage. Although this sensor has sufficient selectivity, it can only be used for certain gases.
It can be used within a limited temperature range and its life is limited to short years.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、ガスを選択的に検出することができ、安い費用で大
量に製造することができ、長時間の作動に適しているセ
ンサを見出すことであった。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is therefore to find a sensor which is able to selectively detect gases, can be manufactured in large quantities at low cost and is suitable for long-term operation. Was that.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、基板、ミラー格子および多周波数赤外線の入力結合
のための接続部ならびに単周波数赤外線の出力結合のた
めの少なくとも１つの接続部からなる微細構造体として
製造された一体成形部品、ミラー格子と赤外線の接続部
との間の検出すべきガスを収容する自由空間、成形部品
と密に結合されている自由空間上のカバープレート、お
よび自由空間におよび自由空間からガスを導入および排
出する開口を有することを特徴とする、赤外線分光ガス
センサにより解決される。According to the invention, said object consists of a substrate, a mirror grating and a connection for the incoupling of multifrequency infrared radiation and at least one connection for the outcoupling of single frequency infrared radiation. Integral molded part manufactured as a microstructure, free space containing the gas to be detected between the mirror grating and the infrared connection, a cover plate on the free space that is tightly coupled with the molded part, and free It is solved by an infrared spectroscopic gas sensor, characterized in that it has openings for introducing and exhausting gas into and out of space.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】ミラー格子は凹面の反射格子、有
利には調整されたブレーズ角を有する凹面のエシェレッ
ト格子である。これにより所望の回折次数、たとえば一
次の大部分の放射線が格子法線の側にのみ出現する。有
利にはミラー格子ならびに赤外線の接続部をローランド
円上に配置する。この配置はセルフフォーカスする。多
くの使用例においては、ローランド円の代りにこの円の
近縁に存在する曲線を選択することが十分であるかまた
は有利である。The mirror grating is a concave reflecting grating, preferably a concave echelette with an adjusted blaze angle. This causes most of the radiation of the desired diffraction order, for example the first order, to appear only on the side of the grating normal. The mirror grating as well as the infrared connections are preferably arranged on the Rowland circle. This arrangement is self-focusing. In many applications it is sufficient or advantageous to choose a curve that lies near the edge of this circle instead of the Roland circle.
【００１１】自由空間は成形部品と密に結合したプレー
トで覆われている。この空間におよびこの空間から検出
すべきガスが開口により導入および排出される。この自
由空間は検出すべきガスのキュベット空間として役立
つ。The free space is covered by a plate which is intimately connected with the molded part. The gas to be detected is introduced into and discharged from this space by means of the openings. This free space serves as a cuvette space for the gas to be detected.
【００１２】自由空間の壁および自由空間に向かったカ
バープレートの面は場合により利用されるスペクトル領
域に良好に反射する金属層で被覆されている。この空間
は同時に赤外線の中空導体として用いる。The walls of the free space and the face of the cover plate facing the free space are optionally coated with a metal layer which reflects well in the spectral range utilized. This space is also used as a hollow conductor for infrared rays.
【００１３】一体成形部品はスリット、絞りの形の接続
素子、ならびに放射源および放射線受信器の保持構造ま
たは調節構造およびほかの光学素子、たとえば平面鏡、
凹面鏡、レンズまたはプリズムを有することができ、こ
れらは直接成形部品に組み込まれるかまたは相当する成
形部品の切欠き部に嵌め込まれている。１個以上の円筒
型の凹面鏡を用いてキュベット空間内の赤外線の光路を
長くすることができ、これは小さな吸光係数を有するガ
スの場合に有利である。The integrally molded parts are slits, connecting elements in the form of diaphragms, as well as holding or adjusting structures of radiation sources and radiation receivers and other optical elements such as plane mirrors,
It can have a concave mirror, a lens or a prism, which is either directly incorporated into the molded part or is fitted into a notch in the corresponding molded part. One or more cylindrical concave mirrors can be used to lengthen the path of infrared radiation in the cuvette space, which is advantageous for gases with small extinction coefficients.
【００１４】一体成形部品は合成樹脂、たとえばポリメ
チルメタクリレート、ポリスルホン、ポリカーボネート
からまたは金属、たとえばニッケル、ニッケル−コバル
ト、金、銅からなっていてもよい。The integrally molded part may consist of a synthetic resin such as polymethylmethacrylate, polysulfone, polycarbonate or of metals such as nickel, nickel-cobalt, gold, copper.
【００１５】赤外線源および赤外線受信器は場合により
赤外線を導く光導波体を用いて成形部品に接続されてい
てもよい。更に一体成形部品は半導体基板と固定結合さ
れていてもよく、該基板上に赤外線源、１個以上の放射
線受信器および場合により検出器信号を増幅し、赤外線
スペクトルを評価する電子部品が配置されている。The infrared source and the infrared receiver may optionally be connected to the molded part by means of an optical waveguide which guides infrared light. Furthermore, the integrally molded component may be fixedly coupled to a semiconductor substrate on which an infrared source, one or more radiation receivers and optionally electronic components for amplifying the detector signal and evaluating the infrared spectrum are arranged. ing.
【００１６】検出すべきガスは開口により自由空間に導
入し、かつ他方の開口により排出することができる。た
とえば加圧下で存在するガスをセンサに供給するパイプ
が有利にはセンサ容器に施されている。自由対流を可能
にするために、自由空間の狭い側が完全に開放されてい
るのが有利である。この対流はセンサの調整された空間
的配置において放射源から生じる熱により促進すること
ができる。更に対流を促進する装置を備えることができ
る。The gas to be detected can be introduced into the free space via an opening and discharged via the other opening. For example, a pipe is preferably provided in the sensor container for supplying the sensor with the gas present under pressure. Advantageously, the narrow side of the free space is completely open to allow free convection. This convection can be promoted by the heat generated by the radiation source in a coordinated spatial arrangement of the sensor. Further, a device for promoting convection can be provided.
【００１７】ダストを含有するガスの場合はガスの供給
管にフィルタを設置することができる。このフィルタは
一体成形部品の構成要素であってもよい。In the case of dust-containing gas, a filter can be installed in the gas supply pipe. The filter may be a component of a one-piece molded part.
【００１８】ガス内部の赤外線の光路を長くするため
に、自由空間の外に多周波数または単周波数の赤外線に
向けてガスキュベットまたはガスを充填した中空導体を
設けることができる。In order to lengthen the infrared light path inside the gas, a gas cuvette or a gas-filled hollow conductor can be provided outside the free space for multi-frequency or single-frequency infrared light.
【００１９】１μｍ〜１０μｍの波長領域（１０4ｃｍ~
1〜１０3ｃｍ~1の波長領域に相当する）の放射源とし
て、幅の広い波長領域を有する熱放射源、たとえば白熱
フィラメントまたは薄層放射器が適している。狭い波長
領域を有する放射源は半導体放射源、たとえば鉛塩レー
ザーダイオードまたは放射線を放出するダイオード（Ｌ
ＥＤ）、たとえばＩｎＡｓＳｂＰまたはＩｎＧａＡｓダ
イオードである。熱放射源はかなり高い放射線強度を有
する。半導体放射源の場合は限定された波長領域のため
に放射線の受信がより簡単である。分光器に入射する放
射線流は放射源の後方で凹面鏡によりまたは放射源の前
方で赤外線を透過する集光レンズにより集めることがで
きる。Wavelength region of 1 μm to 10 μm (10 4 cm
Suitable radiation sources (corresponding to the wavelength range from 1 to 10 3 cm −1 ) are thermal radiation sources with a wide wavelength range, for example incandescent filaments or thin layer radiators. Radiation sources with a narrow wavelength range are semiconductor radiation sources, such as lead-salt laser diodes or radiation-emitting diodes (L
ED), for example an InAsSbP or InGaAs diode. Thermal radiation sources have a fairly high radiation intensity. In the case of semiconductor radiation sources, radiation reception is easier due to the limited wavelength range. The radiation stream incident on the spectrograph can be collected by a concave mirror behind the radiation source or by a condenser lens that transmits infrared radiation in front of the radiation source.
【００２０】適当な放射線受信器は、たとえばサーモパ
イル、熱電気受信器またはボロメーターならびにＧａＡ
ｓ，ＰｂＳまたはＰｂＳｅからなる光導波体および半導
体受信器である。放射線受信器の前方に場合により適当
な幅の射出スリットを設けることができる。Suitable radiation receivers are, for example, thermopiles, thermoelectric receivers or bolometers and GaA.
An optical waveguide and a semiconductor receiver made of s, PbS or PbSe. An exit slit of appropriate width can optionally be provided in front of the radiation receiver.
【００２１】１つのみまたは少ない波長のために設計さ
れたガスセンサの場合は１つまたは少ない放射線受信器
を成形部品の観察される波長が生じる位置に設けること
ができる。幅の広いスペクトル領域を検出すべきである
ガスセンサの場合は放射線受信器を列状に配置すること
ができる。In the case of gas sensors designed for only one or few wavelengths, one or few radiation receivers can be provided at the location of the observed wavelength of the molded part. For gas sensors, which should detect a wide spectral range, the radiation receivers can be arranged in rows.
【００２２】本発明によるセンサの作動方式は公知の分
光器の作動方式と基本的に一致する。赤外線が検出すべ
きガスを透過する空間内でガスは、その吸収スペクトル
に相当する入力結合した赤外線の波長を減衰し、これは
ミラー格子により生じた振幅の小さいスペクトルに含ま
れる。吸収された波長は吸収するガスの種類を提示し、
この波長の減衰が吸収するガスの濃度の尺度である。The operating mode of the sensor according to the invention basically corresponds to the operating mode of the known spectroscope. In the space where the infrared penetrates the gas to be detected, the gas attenuates the wavelength of the incoupled infrared corresponding to its absorption spectrum, which is contained in the small amplitude spectrum produced by the mirror grating. The wavelength absorbed indicates the type of gas absorbed,
The attenuation of this wavelength is a measure of the concentration of gas absorbed.
【００２３】一体成形部品は、たとえばＸ線グラビアリ
ソグラフィー、電気めっきおよび型取り法（ＬＩＧＡ
法）により微細構造体として製造する。成形部品の構造
に構造化されているＸ線を部分的に透過しないマスクを
用いて、金属基板に施されたＸ線レジスト層を画像にも
とづき照射する。レジスト層の可溶性を維持してまたは
可溶性になった部分を溶解除去する。基板まで溶解除去
された部分に金属を電気めっきにより析出させる。構造
化されたレジスト層に金属を被覆し、引き続き相補的な
構造化された金属層から分離する。構造化された金属層
を多くの同じ成形部品を型取りするためのマトリックス
として用いる。The integrally molded part may be manufactured by, for example, X-ray gravure lithography, electroplating and molding (LIGA).
Method) to produce a fine structure. The X-ray resist layer applied to the metal substrate is image-wise irradiated using a mask which is partially opaque to X-rays structured in the structure of the molded part. The soluble portion of the resist layer is maintained or the soluble portion is removed by dissolution. A metal is deposited by electroplating on the portion where the substrate is dissolved and removed. The structured resist layer is coated with metal and subsequently separated from the complementary structured metal layer. The structured metal layer is used as a matrix to mold many identical molded parts.
【００２４】本発明によるセンサは異なるガス、たとえ
ば炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸化窒素、アン
モニア、水蒸気等を検出するために使用することができ
る。これらのガスは純粋の形で、他のガス、たとえば空
気との混合物としてまたはたとえば燃焼装置の廃ガスと
して存在してもよい。合成樹脂から製造したセンサは、
合成樹脂が変形しないガス温度まで利用することができ
る。金属から製造したセンサは、これより高いガス温度
で利用することもできる。The sensor according to the invention can be used to detect different gases such as hydrocarbons, carbon monoxide, carbon dioxide, nitric oxide, ammonia, water vapor and the like. These gases may be present in pure form, as a mixture with other gases, such as air, or as exhaust gas from, for example, combustion devices. Sensors made from synthetic resin
It can be used up to the gas temperature at which the synthetic resin does not deform. Sensors made of metal can also be used at higher gas temperatures.
【００２５】[0025]
【実施例】本発明を図面により詳細に説明する。The present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２６】図１には自由空間の開放した面から見たセ
ンサが示されている。基板１上に平面のミラー格子２お
よび多周波数赤外線の入力結合のためのスリット３なら
びに単周波数赤外線の出力結合のためのスリット４が設
けられている。ミラー格子に２つの凹面鏡５および６が
向いあっている。ミラー格子２と凹面鏡５および６との
間に検出すべきガスを収容する自由空間が存在する。自
由空間の長手方向は開放されている。入力結合スリット
３の外側に赤外線源７が設けられ、出力結合スリット４
の外側に赤外線受信器８が設けられている。この構成に
おいては主な光学素子はローランド円上に存在しない。
図１のハッチングで示された部分は基板の上側に突出し
ている。基板１は該基板に固定配置された素子２〜６と
ともに一体成形部品を形成する。FIG. 1 shows the sensor viewed from the open side of free space. A flat mirror grating 2 and a slit 3 for input coupling of multi-frequency infrared rays and a slit 4 for output coupling of single-frequency infrared rays are provided on a substrate 1. Two concave mirrors 5 and 6 face the mirror grating. Between the mirror grating 2 and the concave mirrors 5 and 6 there is a free space containing the gas to be detected. The longitudinal direction of the free space is open. An infrared source 7 is provided outside the input coupling slit 3 and an output coupling slit 4 is provided.
An infrared receiver 8 is provided outside the. In this configuration, the main optical element does not exist on the Rowland circle.
The hatched portion in FIG. 1 projects above the substrate. The substrate 1 forms an integrally molded part with the elements 2 to 6 fixedly arranged on the substrate.
【００２７】２つの凹面鏡によって赤外線は自由空間内
で反射され、それによりガスを通過する赤外線の光路が
より長くなる。The infrared rays are reflected in free space by the two concave mirrors, which results in a longer optical path of the infrared rays through the gas.
【００２８】図２には同様に自由空間の開放した面から
見たセンサの別の実施例が示されている。スリット３お
よび４に対して凹面のミラー格子９が配置されている。
スリット４と並んで、該スリット４とは別の波長を有す
る単周波数赤外線の出力結合のためのスリット１０が存
在する。スリット１０の外側に別の放射線受信器１１が
存在する。２つの放射線受信器８および１１の一方で、
ガスにより吸収される波長が受信される。他方の放射線
受信器で、ガスにより吸収されない参照波長が受信され
る。FIG. 2 likewise shows another embodiment of the sensor viewed from the open side of free space. A concave mirror grating 9 is arranged for the slits 3 and 4.
Alongside the slit 4, there is a slit 10 for outcoupling single-frequency infrared radiation having a wavelength different from that of the slit 4. Another radiation receiver 11 is present outside the slit 10. One of the two radiation receivers 8 and 11,
The wavelength absorbed by the gas is received. At the other radiation receiver, a reference wavelength that is not absorbed by the gas is received.
【００２９】図３にはセンサの縦断面図が示されてい
る。自由空間はカバープレート１２で覆われている。赤
外線源から生じる放射線は自由空間の壁で数回反射され
る。FIG. 3 shows a vertical sectional view of the sensor. The free space is covered with a cover plate 12. Radiation emanating from an infrared source is reflected several times by the walls of free space.
【００３０】例１：可燃ガス用赤外線分光センサ 可燃性の炭化水素、たとえばメタン、エタン、プロパン
およびブタンは、３．３８μｍ（２９６０ｃｍ~1）の領
域の赤外線を吸収する。空気中のメタンを検出するため
に本発明による赤外線分光センサを利用する。Example 1: Infrared spectroscopic sensor for combustible gas Combustible hydrocarbons such as methane, ethane, propane and butane absorb infrared light in the region of 3.38 μm (2960 cm -1 ). An infrared spectroscopic sensor according to the present invention is used to detect methane in air.
【００３１】図２に相当するセンサは長さほぼ２５ｍｍ
および幅ほぼ２０ｍｍである。自由空間は高さほぼ５０
０μｍである。ＬＩＧＡ技術で製造されたポリメチルメ
タクリレートからなる一体成形部品の内側の面およびポ
リメチルメタクリレートからなるカバープレートの内側
の面およびミラー格子は金めっきされている。ミラー格
子は１ｍｍ当り２００ラインを有する。ブレーズ角は一
次の回折次数で３．３μｍ（３０３０ｃｍ~1）の領域の
このミラー格子の最大反射に調整されている。The sensor corresponding to FIG. 2 has a length of approximately 25 mm.
And the width is approximately 20 mm. Free space is almost 50 in height
0 μm. The inner surface of the integrally molded part made of LIGA technology made of polymethylmethacrylate and the inner surface of the cover plate made of polymethylmethacrylate and the mirror grid are gold-plated. The mirror grating has 200 lines per mm. The blaze angle is adjusted to the maximum reflection of this mirror grating in the region of 3.3 μm (3030 cm to 1 ) in the first diffraction order.
【００３２】分光器の幅約０．４ｍｍの入射スリットを
ＩｎＧａＡｓからなる狭帯域のパルス化した赤外線発光
ダイオードで照射する。その最大放射強度は半値幅約
０．４μｍ（約３５０ｃｍ~1）で３．４μｍ（２９４０
ｃｍ~1）である。格子により反射される放射線は幅約
０．４ｍｍの２つのスリットに配向する。１つのスリッ
トは波長３．３μｍ（３０３０ｃｍ~1）が出現する位置
に存在し、もう１つのスリットは波長２．７８μｍ（３
６００ｃｍ~1）が出現する位置に存在する。これらの波
長はメタンによっても空気によってもほとんど吸収され
ない。それぞれの射出スリットの後方にセレン化鉛の放
射線受信器が設けられている。The incident slit having a width of about 0.4 mm of the spectroscope is illuminated with a narrow band pulsed infrared light emitting diode made of InGaAs. Its maximum radiation intensity at a half-width of about 0.4 .mu.m (about 350cm ~ 1) 3.4μm (2940
cm ~ 1 ). The radiation reflected by the grating is directed into two slits about 0.4 mm wide. One slit exists at a position where a wavelength of 3.3 μm (3030 cm to 1 ) appears, and the other slit has a wavelength of 2.78 μm (3
It exists at the position where 600 cm ~ 1 ) appears. These wavelengths are hardly absorbed by methane or air. A lead selenide radiation receiver is provided behind each exit slit.
【００３３】入射スリット、２つの射出スリットおよび
ミラー格子の中間は半径１１ｍｍのローランド円上に存
在する。ミラー格子の曲率半径は２２ｍｍである。The entrance slit, the two exit slits, and the middle of the mirror grating exist on a Rowland circle having a radius of 11 mm. The radius of curvature of the mirror grating is 22 mm.
【００３４】波長３．３μｍ（３０３０ｃｍ~1）は測定
波長であり、波長２．７８μｍ（３６００ｃｍ~1）は参
照波長である。参照波長を用いてノイズ、たとえば温度
変動および赤外線発光ダイオードの放射強度の短時間お
よび長時間変化を検出し、測定信号の強度を評価する際
に考慮する。The wavelength of 3.3 μm (3030 cm to 1 ) is the measurement wavelength, and the wavelength of 2.78 μm (3600 cm to 1 ) is the reference wavelength. The reference wavelength is used to detect noise, such as temperature fluctuations and short and long-term changes in the radiation intensity of the infrared light emitting diode, which are taken into account when evaluating the intensity of the measurement signal.
【００３５】ガスキュベットとして利用されるセンサの
自由空間を加圧下で存在するガスが流量約１０ｃｍ3／
ｈで貫流する。該ガスは主に空気からなり、時折メタン
を含有することがある。The gas existing under pressure in the free space of the sensor used as a gas cuvette has a flow rate of about 10 cm 3 /
Flow through h. The gas consists primarily of air and may occasionally contain methane.
【００３６】ガスがメタンを含有するとすぐに、放射線
受信器により３．３８μｍ（２９６０ｃｍ~1）で受信し
た強度は吸収法則によりメタンの濃度が高まるとともに
小さくなる。As soon as the gas contains methane, the intensity received by the radiation receiver at 3.38 μm (2960 cm -1 ) decreases with increasing methane concentration according to the law of absorption.
【００３７】このセンサを用いて、メタンを含有する発
火可能の混合物の濃度が約１０％である空気中のメタン
成分、従って空気中メタン約５％を準連続的に検出する
ことができる。これによりガスで運転する装置のもれを
検出できる。This sensor can be used to detect quasi-continuously the methane component in the air in which the concentration of the ignitable mixture containing methane is about 10%, and thus about 5% methane in the air. This makes it possible to detect leaks in equipment operating on gas.
【００３８】例２：燃焼装置の廃ガス用赤外線分光セン
サ 燃焼装置の廃ガスは窒素、酸素、二酸化炭素および水蒸
気のほかになお一酸化炭素、未燃焼の炭化水素および窒
素酸化物を含有する。廃ガスの冷たい分流を本発明によ
るセンサに導き、準連続的に分析する。Example 2: Infrared spectroscopic sensor for combustor waste gas: In addition to nitrogen, oxygen, carbon dioxide and water vapor, the combustor waste gas still contains carbon monoxide, unburned hydrocarbons and nitrogen oxides. The cold split stream of waste gas is led to the sensor according to the invention and analyzed quasi-continuously.
【００３９】該センサは例１に使用されたセンサに類似
して構成されている。幅の広いスペクトル領域を有する
赤外線源として熱放射器（ＮｉＣｒ線）を使用する。自
由空間に導入する廃ガスの一部が赤外線源のそばを流動
する。これにより赤外線源は冷却され、自由空間を通過
する廃ガスの流動が促進される。しかしながらセンサ
は、波長領域２．５μｍ〜７．７μｍ（４０００ｃｍ~1
〜１３００ｃｍ~1）が出現するローランド円の位置に幅
ほぼ８ｍｍの射出スリットを有する。この射出スリット
の後方に、それぞれ幅１２０μｍおよび高さ約１ｍｍの
６４個のサーモパイルが並列配置されている。それぞれ
のサーモパイルの有効平面は幅１００μｍおよび高さ４
００μｍである。これらの列状に配置された放射線受信
器を用いて、受信器列に存在する波長領域のそれぞれ約
８０ｎｍの幅の帯域の強度を同時に測定する。この６４
個の信号の強度分布から廃ガスに含まれるガス、一酸化
炭素、炭化水素および酸化窒素の割合を準連続的に測定
する。廃ガス中のこれらのガスの濃度特性により燃焼装
置の作動方式が最適化される。The sensor is constructed similar to the sensor used in Example 1. A thermal radiator (NiCr wire) is used as an infrared source with a wide spectral range. Part of the waste gas introduced into the free space flows by the infrared source. This cools the infrared source and promotes the flow of waste gas through the free space. However, the sensor has a wavelength range of 2.5 μm to 7.7 μm (4000 cm to 1
An injection slit having a width of approximately 8 mm is provided at the position of the Rowland circle where 1300 cm to 1 ) appears. Behind the injection slit, 64 thermopiles each having a width of 120 μm and a height of about 1 mm are arranged in parallel. The effective plane of each thermopile is 100 μm wide and 4 high
It is 00 μm. The radiation receivers arranged in rows are used to simultaneously measure the intensities of the bands having a width of about 80 nm in the wavelength regions existing in the receiver rows. This 64
The proportions of gas, carbon monoxide, hydrocarbons, and nitric oxide contained in the waste gas are quasi-continuously measured from the intensity distribution of individual signals. The operating characteristics of the combustion device are optimized by the concentration characteristics of these gases in the waste gas.
【００４０】例３：付属品が組み込まれた赤外線分光セ
ンサ 該センサは図２に相当する一体成形部品を有する。該成
形部品は入射スリットおよび射出スリットの外側の面
に、観察される波長領域内に放射線を変換するための被
覆された壁を備えた中空を有する。Example 3: Infrared spectroscopic sensor with accessories incorporated The sensor has an integrally molded part corresponding to FIG. The molded part has a hollow on the outer surface of the entrance slit and the exit slit with a coated wall for converting the radiation in the wavelength region to be observed.
【００４１】自由空間のカバープレートはシリコンプレ
ートからなり、該プレートは赤外線を発生する薄層抵抗
加熱素子および放射線受信器として多数のサーモパイル
を有する。このカバープレートはさらに放射線受信器の
信号を増幅する多くの前置増幅器および信号を評価およ
び処理する電子回路ならびに赤外線源を制御する電子部
品を有する。放射線源および放射線受信器は、一体成形
部品に装着したプレートにおいては入射スリットおよび
射出スリットの前方の中空上に存在するカバープレート
の部分に配置されている。The free-space cover plate consists of a silicon plate, which has a thin layer resistive heating element for generating infrared radiation and a number of thermopiles as radiation receivers. The cover plate further comprises a number of preamplifiers for amplifying the signals of the radiation receiver and electronics for evaluating and processing the signals and electronics for controlling the infrared source. The radiation source and the radiation receiver are arranged in the part of the cover plate existing in the hollow in front of the entrance slit and the exit slit in the plate mounted on the integrally molded part.
【００４２】上から入射スリットの前方の中空に入射す
る放射線は中空の壁により吸収され、等方性に放射し、
入射スリットにより分光器の自由空間に入射する。従っ
て放射線は９０°方向転換する。Radiation entering the hollow in front of the entrance slit from above is absorbed by the hollow wall and radiates isotropically,
The light enters the free space of the spectroscope through the entrance slit. The radiation is therefore redirected 90 °.
【００４３】射出スリットにより射出スリットの前方の
中空に入射するミラー格子から反射した放射線はこの中
空の壁により吸収され、等方性放射され、放射線受信器
に到達する。The radiation reflected from the mirror grating entering the hollow in front of the exit slit by the exit slit is absorbed by this hollow wall and isotropically radiated to reach the radiation receiver.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明によるガス用赤外線分光センサは
以下の利点を有する。The infrared spectroscopic sensor for gas according to the present invention has the following advantages.
【００４５】該センサは格子分光器の高い解像力を有
し、多くの狭い波長領域を同時に検出することができ
る。The sensor has the high resolution of a grating spectroscope and can detect many narrow wavelength regions simultaneously.
【００４６】該センサは高い選択性を有する。The sensor has a high selectivity.
【００４７】一体成形部品を微細構造技術法を用いて安
い費用で大量に製造することができる。The integrally molded parts can be manufactured in large quantities at low cost using the microstructure technology method.
【００４８】該センサはコンパクトであり、丈夫であ
り、かつ精密であり、激しい使用条件および搬送可能な
装置に適している。センサの最大寸法は一般に５ｃｍ未
満である。The sensor is compact, rugged and precise, suitable for severe service conditions and transportable equipment. The maximum dimension of the sensor is generally less than 5 cm.
【００４９】該センサは標準的な室温の範囲内で作動
し、金属からなっている場合はこれより高い温度でも使
用可能である。The sensor operates within the standard room temperature range and can be used at higher temperatures if made of metal.
【００５０】該センサは多数のガスに適している。長時
間にわたって使用可能であり、わずかの手入れ費用のみ
を必要とし、簡単に操作できる。The sensor is suitable for many gases. It can be used for long periods of time, requires little maintenance and is easy to operate.
【００５１】該センサを用いて、可燃性の、有毒のまた
はほかのガスが含まれているかまたは生じるおそれがあ
り、または排出されるおそれのある装置の安全性を経済
的な方法でかなり高めることができる。該センサは家庭
および工業的な分野に使用することができる。The sensor is used to considerably increase the safety of the device, which may contain or produce flammable, toxic or other gases or may be discharged, in an economical way. You can The sensor can be used in the domestic and industrial fields.
【図１】自由空間の開放した面から見た本発明によるセ
ンサの第１の実施例である。FIG. 1 is a first embodiment of the sensor according to the invention viewed from the open side of free space.
【図２】自由空間の開放した面から見た本発明によるセ
ンサの第２の実施例である。FIG. 2 is a second embodiment of the sensor according to the invention viewed from the open side of free space.
【図３】本発明によるセンサの縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of a sensor according to the present invention.
１ 基板、 ２ ミラー格子、 ３ 入力結合スリッ
ト、 ４ 出力結合スリット、 ５、６ 凹面鏡、 ７
赤外線源、 ８ 赤外線受信器1 substrate, 2 mirror grating, 3 input coupling slit, 4 output coupling slit, 5, 6 concave mirror, 7
Infrared source, 8 infrared receiver
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ−ペーター ペーテルス ドイツ連邦共和国 ベルギッシュ−グラー トバッハ ツム ヴァッシュバッハ 23 アー (72)発明者 ヴォルフガング アウフ デア ハイデ ドイツ連邦共和国 ハルテルン クーレン ヴェーク 55 (72)発明者 ディールク ラントヴェール ドイツ連邦共和国 デュルメン ハーファ ーラントヴェーク 150 (72)発明者 ロタール ハインリヒ ドイツ連邦共和国 ミュンスター アム ロッゲンカンプ 198 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ralf-Peter Peters Federal Republic of Germany Bergisch-Gradbach Zum Vashbach 23 Ar (72) Inventor Wolfgang Auf der Heide Federal Republic of Germany Haltern Kuhlenweg 55 (72) Inventor Dirk Landwert Germany Dürmen Hafer Landweg 150 (72) Inventor Rotal Heinrich Germany Germany Münster am Roggenkamp 198
Claims (14)
めの接続部ならびに単周波数赤外線の出力結合のための
少なくとも１つの接続部からなる微細構造体として製造
された一体成形部品、 ミラー格子と赤外線の接続部との間の検出すべきガスを
収容する自由空間、 成形部品と密に結合されている自由空間上のカバープレ
ート、および自由空間におよび自由空間からガスを導入
および排出する開口を有することを特徴とする、ガス用
赤外線分光センサ。1. An infrared spectroscopic sensor for gas, which is manufactured as a fine structure comprising a substrate, a mirror grating, a connection part for input coupling of multi-frequency infrared rays, and at least one connection part for output coupling of single-frequency infrared rays. Integrated molded part, a free space containing the gas to be detected between the mirror grating and the infrared connection, a cover plate on the free space that is tightly coupled with the molded part, and in and An infrared spectroscopic sensor for gas, having an opening for introducing and discharging gas from the gas.
る請求項１記載の赤外線分光センサ。2. The infrared spectroscopic sensor according to claim 1, further comprising a concave reflection grating as the mirror grating.
を有する凹面のエシェレット格子を有する請求項１また
は２記載の赤外線分光センサ。3. The infrared spectroscopic sensor according to claim 1, further comprising a concave echelette having a blaze angle adjusted as a mirror grating.
ランド円上にまたはローランド円の近縁に存在する曲線
上に配置された成形部品を有する請求項１から３までの
いずれか１項記載の赤外線分光センサ。4. Infrared ray according to claim 1, wherein the connection of the mirror grating and the infrared ray has a molded part arranged on the Roland circle or on a curve lying near the Roland circle. Spectral sensor.
ープレートの面と同様に赤外線を反射する金属層で被覆
されている請求項１から４までのいずれか１項記載の赤
外線分光センサ。5. The infrared spectroscopic sensor according to claim 1, wherein the wall of the free space is covered with a metal layer that reflects infrared rays, like the surface of the cover plate facing the free space.
放射線受信器の保持構造または調節構造を有する請求項
１から５までのいずれか１項記載の赤外線分光センサ。6. The infrared spectroscopic sensor according to claim 1, further comprising a slit, a diaphragm, and a holding structure or adjusting structure for the radiation source and the radiation receiver.
等の別の光学素子を有し、該光学素子が直接成形部品に
組み込まれているかまたは相当する成形部品の切欠き部
に嵌め込まれている請求項１から６までのいずれか１項
記載の赤外線分光センサ。7. An optical element, such as a plane mirror, a concave mirror, a lens or a prism, which is directly incorporated into a molded part or is fitted into a notch in a corresponding molded part. The infrared spectroscopic sensor according to any one of 1 to 6.
型の凹面鏡を有し、これにより自由空間の内部で赤外線
の光路が長くなっている請求項１から７までのいずれか
１項記載の赤外線分光センサ。8. The method according to claim 1, further comprising at least one cylindrical concave mirror incorporated in the molded part, whereby the optical path of infrared rays is lengthened inside the free space. Infrared spectroscopic sensor.
なる請求項１から８までのいずれか１項記載の赤外線分
光センサ。9. The infrared spectroscopic sensor according to claim 1, wherein the integrally molded component is made of synthetic resin or metal.
より赤外線源が成形部品に接続されている請求項１から
９までのいずれか１項記載の赤外線分光センサ。10. An infrared spectroscopic sensor according to claim 1, further comprising an optical waveguide for guiding infrared rays, whereby the infrared source is connected to the molded part.
し、これにより赤外線受信器が成形部品に接続されてい
る請求項１から１０までのいずれか１項記載の赤外線分
光センサ。11. An infrared spectroscopic sensor according to claim 1, further comprising one or more optical waveguides for guiding infrared rays, whereby the infrared receiver is connected to the molded part.
され、該基板上に赤外線源、１個以上の赤外線受信器お
よび場合により放射線受信器の信号を増幅し、赤外線ス
ペクトルを評価する電子部品が配置されている請求項１
から１１までのいずれか１項記載の赤外線分光センサ。12. An electronic component, wherein an integrally molded part is fixedly coupled to a semiconductor substrate, on which an infrared source, one or more infrared receivers and optionally a signal of a radiation receiver are amplified and the infrared spectrum is evaluated. Claim 1 is arranged
The infrared spectroscopic sensor according to any one of 1 to 11.
請求項１から１２までのいずれか１項記載の赤外線分光
センサ。13. An infrared spectroscopic sensor according to claim 1, which detects individual gases in the gas mixture.
する請求項１から１２までのいずれか１項記載の赤外線
分光センサ。14. The infrared spectroscopic sensor according to claim 1, wherein a gas or a gas mixture is quantitatively analyzed.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE4434814A DE4434814A1 (en) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Infrared spectrometric sensor for gases |
| DE4434814.2 | 1994-09-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP7246493A Pending JPH08114501A (en) | 1994-09-29 | 1995-09-25 | Infrared ray spectral sensor for gas |
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| JP (1) | JPH08114501A (en) |
| DE (1) | DE4434814A1 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100782352B1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-12-11 | 전자부품연구원 | Micro spectrometer for sensing gas and method for manufacturing the same |
| JP2008541134A (en) * | 2005-05-17 | 2008-11-20 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Optical micro spectrometer |
| JP2010256670A (en) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Konica Minolta Sensing Inc | Diffraction grating, spectroscopic unit using the same, spectrometer, and method for preparing diffraction grating |
| JP2011513717A (en) * | 2008-02-26 | 2011-04-28 | ビィウルケルト ヴェルケ ゲーエムベーハー | Microspectrometer |
| KR101317059B1 (en) * | 2013-08-20 | 2013-10-11 | 동우옵트론 주식회사 | Multi-gas analysis device for ultra-violet measurements |
| JP5515102B2 (en) * | 2010-05-21 | 2014-06-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Gas sensor |
| JP2015500462A (en) * | 2011-12-01 | 2015-01-05 | バイオサーフィット、 ソシエダッド アノニマ | Photometric measuring device and photometric measuring method |
| WO2017179648A1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 | Gas sensor and thermostatic device |
| JP2018105883A (en) * | 2018-02-14 | 2018-07-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | Spectroscope |
| US10775236B2 (en) | 2014-02-05 | 2020-09-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectrometer, and spectrometer production method |
Families Citing this family (80)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4434813A1 (en) | 1994-09-29 | 1996-04-04 | Huels Chemische Werke Ag | Network for connecting optical sensors |
| DE19528919A1 (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-20 | Microparts Gmbh | Microstructured infrared absorption photometer |
| JP3228080B2 (en) * | 1995-08-07 | 2001-11-12 | 富士電機株式会社 | Multiple reflection sample cell |
| SE510549C2 (en) * | 1995-11-13 | 1999-05-31 | Hans Goeran Evald Martin | Gas sensor |
| GB9616809D0 (en) * | 1996-08-10 | 1996-09-25 | Eev Ltd | Gas monitors |
| DE19647632C1 (en) * | 1996-11-18 | 1997-11-27 | Siemens Ag | Infrared gas analyser |
| US5993743A (en) * | 1997-03-26 | 1999-11-30 | Spx Corporation | Hand-held vehicle exhaust analyzer |
| DE19717014A1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Process and mold for the production of miniaturized moldings |
| US5925881A (en) * | 1997-04-24 | 1999-07-20 | Dragerwerk Ag | Infrared absorption measuring cell |
| US5892140A (en) * | 1997-04-30 | 1999-04-06 | Honeywell Inc. | Micromachined inferential opto-thermal gas sensor |
| FR2767195A1 (en) * | 1997-12-15 | 1999-02-12 | Commissariat Energie Atomique | Radiation absorption cell especially for IR spectrophotometric gas analyser |
| US6045352A (en) * | 1998-06-25 | 2000-04-04 | Nicholson; Leroy E. | Carbon monoxide automatic furnace shutdown system |
| US6125223A (en) * | 1998-08-31 | 2000-09-26 | Oriel Corporation | Spectrally resolved light |
| US6043882A (en) * | 1998-10-02 | 2000-03-28 | Imec Vzw | Emission microscope and method for continuous wavelength spectroscopy |
| DE10010514B4 (en) * | 1999-03-08 | 2004-09-30 | Steag Microparts Gmbh | Optoelectronic microspectrometer |
| DE19926121C2 (en) * | 1999-06-08 | 2001-10-18 | Cs Halbleiter Solartech | Analyzer |
| DE19957682A1 (en) * | 1999-12-01 | 2001-06-07 | Deutsche Telekom Ag | Device for optical spectroscopy and method for its production |
| SE522941C2 (en) * | 2000-04-26 | 2004-03-16 | Senseair Ab | gas cell |
| TW459133B (en) * | 2001-03-30 | 2001-10-11 | Oriental System Technology Inc | Multi-component gas analyzer having cassette-type light path system |
| CN100437114C (en) * | 2001-04-12 | 2008-11-26 | 爱科来株式会社 | Specimen analyzing implement |
| DE10131724B4 (en) * | 2001-06-29 | 2007-10-18 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Optical absorption measuring device |
| DE10216047A1 (en) * | 2002-04-11 | 2003-10-23 | Univ Albert Ludwigs Freiburg | Spectrophotometer multiple pass, monolithic optical cell for gas analysis and concentration measurements, provides extended path length without use of moveable mirror or other linkages |
| GB0213326D0 (en) * | 2002-06-11 | 2002-07-24 | Edinburgh Instr | Gas sensors |
| FR2845487B1 (en) * | 2002-10-08 | 2005-06-10 | Commissariat Energie Atomique | SYSTEM FOR LIGHT COLLECTION, AMPLIFIER, ACHROMATIC AND REDUCED ABSORPTION, ESPECIALLY ADAPTED TO OPTICAL SPECTROMETRIC ANALYSIS |
| GB2395259A (en) * | 2002-11-07 | 2004-05-19 | E2V Tech Uk Ltd | Gas sensor with predetermined optical paths between its different detectors |
| SE524663C2 (en) * | 2003-01-15 | 2004-09-14 | Senseair Ab | Gas cell, included in gas sensor for spectral analysis |
| US7782460B2 (en) * | 2003-05-06 | 2010-08-24 | Baker Hughes Incorporated | Laser diode array downhole spectrometer |
| EA009547B1 (en) | 2003-06-11 | 2008-02-28 | ФАРРИ БРАЗЕРС ЛЛСи | Method for performing visual detections of chemical leaks emanating from a component |
| US7548311B2 (en) * | 2005-04-29 | 2009-06-16 | Ahura Corporation | Method and apparatus for conducting Raman spectroscopy |
| JP2007535680A (en) * | 2004-04-30 | 2007-12-06 | アフラ・コーポレーション | Method and apparatus for performing Raman spectroscopy |
| US7307716B2 (en) * | 2004-07-21 | 2007-12-11 | Southwest Sciences Incorporated | Near re-entrant dense pattern optical multipass cell |
| US7477377B2 (en) * | 2004-07-21 | 2009-01-13 | Southwest Sciences Incorporated | Dense pattern optical multipass cell |
| WO2006025876A2 (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Ahura Corporation | External cavity wavelength stabilized raman lasers insensitive to temperature and/or external mechanical stresses, and raman analyzer utilizing the same |
| US20060088069A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-04-27 | Daryoosh Vakhshoori | Uncooled, low profile, external cavity wavelength stabilized laser, and portable Raman analyzer utilizing the same |
| WO2006065267A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-06-22 | Ahura Corporation | Low profile spectrometer and raman analyzer utilizing the same |
| US20060170917A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-08-03 | Daryoosh Vakhshoori | Use of free-space coupling between laser assembly, optical probe head assembly, spectrometer assembly and/or other optical elements for portable optical applications such as Raman instruments |
| SE534082C2 (en) | 2004-12-29 | 2011-04-26 | Senseair Ab | A gas detecting arrangement |
| DE102005002106B3 (en) | 2005-01-14 | 2006-04-13 | Drägerwerk AG | Spectroscopic device for qualitative and quantitative analysis of gas mixtures, useful in medical and safety applications, comprising refractive-diffractive elements for wavelength-dependent imaging |
| JP2006220625A (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Denso Corp | Infrared gas detector |
| DE102005030151B3 (en) * | 2005-06-28 | 2006-11-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Photo-acoustic free-field detector for measuring air, gas and liquid flows has optical and acoustic mirrors arranged in position where local maximum sound pressure is present for generating acoustic energy based on output of acoustic sensor |
| WO2007042081A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Alstom Technology Ltd | Optical sensor device for local analysis of a combustion process in a combustor of a thermal power plant |
| US7773645B2 (en) * | 2005-11-08 | 2010-08-10 | Ahura Scientific Inc. | Uncooled external cavity laser operating over an extended temperature range |
| TWI291021B (en) * | 2005-11-11 | 2007-12-11 | Ind Tech Res Inst | Apparatus for sensing plural gases |
| US7650050B2 (en) * | 2005-12-08 | 2010-01-19 | Alstom Technology Ltd. | Optical sensor device for local analysis of a combustion process in a combustor of a thermal power plant |
| JP4605508B2 (en) * | 2005-12-28 | 2011-01-05 | セイコーエプソン株式会社 | Atomic frequency acquisition device and atomic clock |
| GB0602320D0 (en) * | 2006-02-06 | 2006-03-15 | Gas Sensing Solutions Ltd | Domed gas sensor |
| US7800751B1 (en) | 2006-02-27 | 2010-09-21 | Southwest Sciences Incorporated | Dense pattern multiple pass cells |
| DE102006035581B3 (en) * | 2006-07-29 | 2008-02-07 | INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH | Optical measuring cell |
| TWI345050B (en) * | 2007-08-03 | 2011-07-11 | Oto Photonics Inc | Optical system and method of manufacturing the same |
| US9146155B2 (en) * | 2007-03-15 | 2015-09-29 | Oto Photonics, Inc. | Optical system and manufacturing method thereof |
| TWI325492B (en) * | 2007-03-16 | 2010-06-01 | Cheng Hao Ko | Optical system |
| US7817274B2 (en) | 2007-10-05 | 2010-10-19 | Jingyun Zhang | Compact spectrometer |
| US8345226B2 (en) * | 2007-11-30 | 2013-01-01 | Jingyun Zhang | Spectrometers miniaturized for working with cellular phones and other portable electronic devices |
| US10393584B2 (en) * | 2008-03-11 | 2019-08-27 | Oto Photonics Inc. | Spectrometer, monochromator, diffraction grating and methods of manufacturing grating and mold |
| JP5190700B2 (en) * | 2008-11-14 | 2013-04-24 | 株式会社Ｉｈｉ | Gas component concentration measuring device |
| CA2751161C (en) | 2008-12-30 | 2018-10-02 | Children's Medical Center Corporation | Method of predicting acute appendicitis |
| US8947249B1 (en) * | 2009-03-26 | 2015-02-03 | Safezone Safety Systems, LLC | Apparatus and method for conducting hot work |
| US20110109903A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | National Tsing Hua University | Imaging Spectrometer |
| US8717561B2 (en) * | 2010-04-19 | 2014-05-06 | Oto Photonics, Inc. | Miniature spectrometer with stray light filtering structure |
| WO2011134156A1 (en) * | 2010-04-29 | 2011-11-03 | 晶兆科技股份有限公司 | Optomechanical module of micro-spectrometer with conical slit and slit structure thereof |
| JP2012021936A (en) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Toshiba Corp | Optical waveguiding type sensor chip and optical waveguiding type sensor |
| DE102010051928B4 (en) * | 2010-11-19 | 2012-08-09 | Tutech Innovation Gmbh | Gas cell for optical analysis of gases |
| US9157798B2 (en) * | 2011-11-08 | 2015-10-13 | Photon Chip, Inc. | Optical wavelength dispersion device and method of manufacturing the same |
| JP6234667B2 (en) * | 2012-08-06 | 2017-11-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | Optical element and manufacturing method thereof |
| DE102012215660B4 (en) | 2012-09-04 | 2014-05-08 | Robert Bosch Gmbh | An optical gas sensor device and method for determining the concentration of a gas |
| FR3016213B1 (en) | 2014-01-06 | 2016-02-26 | Commissariat Energie Atomique | MINIATURE GAS SENSOR. |
| JP6325268B2 (en) | 2014-02-05 | 2018-05-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | Spectrometer and method of manufacturing the spectrometer |
| CN103900688A (en) * | 2014-03-28 | 2014-07-02 | 中国科学院上海技术物理研究所 | Imaging spectrometer beam splitting system based on free-form surface |
| DE102015011810B4 (en) | 2015-09-17 | 2018-03-15 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Sample gas cuvette for an optical gas sensor and optical gas sensor |
| US10518301B1 (en) | 2015-12-18 | 2019-12-31 | SafeZone Safety Systems, L.L.C. | Isolation enclosure and method for conducting hot work |
| CN107588851B (en) * | 2016-07-06 | 2019-11-08 | 福州高意光学有限公司 | A kind of folding spectrometer |
| TWI715599B (en) * | 2016-07-12 | 2021-01-11 | 台灣超微光學股份有限公司 | Spectrometer and manufacturing method thereof |
| TWI610066B (en) | 2016-07-12 | 2018-01-01 | 台灣超微光學股份有限公司 | Spectrometer and manufacturing method thereof |
| DE102016114542A1 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Detection arrangement and method for producing detection arrangements |
| WO2018100096A1 (en) | 2016-12-01 | 2018-06-07 | Inserm (Institut National De La Sante Et De La Recherche Medicale) | Use of anti-uchl1 igg plasma concentration for diagnosing idiopathic steroid sensitive nephrotic syndrome |
| DE102016225344A1 (en) | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | System for analyzing electromagnetic radiation and device for producing the same |
| EP3705872A1 (en) * | 2019-03-08 | 2020-09-09 | Infineon Technologies AG | Gas sensor |
| US20220381779A1 (en) | 2019-05-11 | 2022-12-01 | INSERM (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale) | Methods for the diagnosis of buruli ulcer |
| DE102020101163A1 (en) | 2020-01-20 | 2021-07-22 | Vaillant Gmbh | Sensor interconnection |
| DE102021114416A1 (en) | 2021-06-04 | 2022-12-08 | Vaillant Gmbh | leak detection |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3702736A (en) * | 1971-06-18 | 1972-11-14 | John C Coggeshall | Spectrophotometer |
| EP0201824A3 (en) * | 1985-05-08 | 1987-12-23 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Absorbance, turbidimetric, fluoresence and nephelometric photometer |
| DE3611246A1 (en) * | 1986-04-04 | 1987-10-15 | Kernforschungsz Karlsruhe | METHOD FOR PRODUCING A PASSIVE OPTICAL COMPONENT WITH ONE OR MORE ECHELETTE GRIDS, AND COMPONENT PRODUCED BY THIS METHOD |
| DE9013325U1 (en) * | 1990-09-20 | 1992-02-06 | INTERATOM GmbH, 5060 Bergisch Gladbach | Cuvette with integrated optical fibers |
| US5453620A (en) * | 1994-08-12 | 1995-09-26 | Texas Instruments Incorporated | Nondispersive infrared gas analyzer and gas sample chamber used therein |
-
1994
- 1994-09-29 DE DE4434814A patent/DE4434814A1/en not_active Withdrawn
- 1994-12-28 EP EP94120793A patent/EP0704691A3/en not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-01-04 US US08/368,634 patent/US5550375A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-25 JP JP7246493A patent/JPH08114501A/en active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008541134A (en) * | 2005-05-17 | 2008-11-20 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Optical micro spectrometer |
| KR100782352B1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-12-11 | 전자부품연구원 | Micro spectrometer for sensing gas and method for manufacturing the same |
| US8885160B2 (en) | 2008-02-26 | 2014-11-11 | Buerkert Werke Gmbh | Microspectrometer |
| JP2011513717A (en) * | 2008-02-26 | 2011-04-28 | ビィウルケルト ヴェルケ ゲーエムベーハー | Microspectrometer |
| JP2010256670A (en) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Konica Minolta Sensing Inc | Diffraction grating, spectroscopic unit using the same, spectrometer, and method for preparing diffraction grating |
| JP5515102B2 (en) * | 2010-05-21 | 2014-06-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Gas sensor |
| JP2015500462A (en) * | 2011-12-01 | 2015-01-05 | バイオサーフィット、 ソシエダッド アノニマ | Photometric measuring device and photometric measuring method |
| US9594016B2 (en) | 2011-12-01 | 2017-03-14 | Biosurfit, S.A. | Photometric device and method |
| JP2017090476A (en) * | 2011-12-01 | 2017-05-25 | バイオサーフィット、 ソシエダッド アノニマ | Luminous intensity measuring room |
| KR101317059B1 (en) * | 2013-08-20 | 2013-10-11 | 동우옵트론 주식회사 | Multi-gas analysis device for ultra-violet measurements |
| US10775236B2 (en) | 2014-02-05 | 2020-09-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectrometer, and spectrometer production method |
| WO2017179648A1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 | Gas sensor and thermostatic device |
| JPWO2017179648A1 (en) * | 2016-04-15 | 2019-01-31 | Ｐｈｃホールディングス株式会社 | Gas sensor and thermostat |
| US10816461B2 (en) | 2016-04-15 | 2020-10-27 | Phc Holdings Corporation | Gas sensor and constant-temperature apparatus |
| JP2018105883A (en) * | 2018-02-14 | 2018-07-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | Spectroscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0704691A3 (en) | 1997-03-19 |
| US5550375A (en) | 1996-08-27 |
| EP0704691A2 (en) | 1996-04-03 |
| DE4434814A1 (en) | 1996-04-04 |
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